为什么取名图腾柱？  由于此结构画出的电路图有点儿像印第安人的图腾柱，所以叫图腾柱式输出（也叫图腾式输出）。输出极采用一个上电阻接一个NPN型晶体管的集电极，这个管子的发射极接下面管子的集电极同时输出；下管的发射极接地。两管的基极分别接前级的控制。就是上下两个输出管，从直流角度看是串联，两管联接处为输出端。上管导通下管截止输出高电平，下管导通上管截止输出低电平，如果电路逻辑可以上下两管均截止则输出为高阻态。在开关电源中，类似的电路常称为“半桥”。 一种比较有意思的解释： 图腾大多是出于部落中对生殖器官及其能力的崇拜，因为古时人类的寿命很短，生存困难，所以对能增加生存能力的生殖力很看重，说到男性身上就是这个人的那个能力很强，部落里的人就会很佩服他。图腾柱驱动在电路上也具备了同样的能力：向上向下的推动和下拉力量很强，速度很快，而且只要有电就不知疲倦。 图腾柱驱动的作用与原理 图腾柱驱动的作用： 图腾柱型驱动电路的作用在于：提升电流驱动能力，迅速完成对于门极电荷的充电或者放电的过程。 什么情况下用到图腾柱驱动？ 某些管子可能需要比较大的驱动电流或者灌电流，这时候就需要用到图腾柱电路。 分析一下图腾柱提升驱动的原理 器件作用说明： Qn：N BJT Qp：P BJT Qmos：待驱动NMOS Rb：基极电阻 Cb：加速电容 Rc：集电极电阻 Rg：驱动电阻 原理分析: 左边一个输入驱动信号Drv_b（驱动能力很弱）通过一个图腾柱输出电路，从三极管的发射极公共端出来得到驱动能力（带载能力）大大增强的信号Drv_g；从能量的角度来讲，弱能量信号Drv_b通过Qn和Qp的作用，从Vcc取电（获取能量），从而变成了携带高能量的Drv_g信号；在这个能量传递的过程中，Qn和Qp分别交替工作在截至和饱和状态； 具体工作过程（逻辑分析）如下： 这里以方波为例，1代表高电平，0代表零电平，-1代表负电平；Vb表示Qn和Qp的公共基极电压，Vqn_c表示Qn管子的集电极电压，Vqn_be表示Qn管子基极-发射极电压，Vqp_be表示Qp基极-发射极电压 当输入驱动信号Drv_b=1则Vb=1，Vqn_be=1，由于：Qn两端有一个Vcc电压，即Vqn_ce=1，所以，Qn管饱和导通，Qn管电流主要由集电极流向发射极，Drv_g=1，这时MOS管结电容迅速充电；（Qn管饱和导通，能量由Vcc提供驱动能力大大增强） 当输入电压为低电平Drv_b=0则Vb=0，Vqp_be=-1，由于MOS管上的结电容存在电压，即Vqp_ec=1，所以，Qp管饱和导通，Qp管电流主要由发射极流向集电极，Drv_g=0;这时MOS管结电容迅速放电；（Qp管饱和导通，MOS管放电速度加快） 实际分析一个图腾柱驱动电路的驱动能力 电路描述 图腾柱放大电路由两个三极管Q2和Q3构成，上管是NPN型三极管，下管是PNP型三极管；NPN型三极管的集电极接变压器辅助绕组供电输出端，与R7相连，与芯片共用同一VCC，供电电压为20V，该电路从直流角度看是串联的，两对管共射联接处为输出端，本电路结构类似于乙类推挽功率放大器OCL。 理论分析 GATE输出的方波信号正负两个半周（高-低电平）分别由推挽输出级Q2、Q3的两“臂”轮流运算放大，每一“臂”的导电时间为脉冲的半个周期，此处方波脉冲的工作频率为25-50KHz（该频率根据负载的不同而变化）。电路工作的逻辑过程是，高电平输入，上管导通下管截止，输出高电平；低电平输入，下管导通上管截止，输出低电平；当电路逻辑的上下两管均截止时，则输出为高阻态。在开关电源电路中，类似的电路常称为“半桥”。图腾柱简化及等效电路图如下 理论计算如下： A、工作状态分析 静态：Vi=Vo→→Q2、Q3均不工作，Vo=0V 动态：Vi=H(高电平)→→Q2导通、Q3截止；Vi=L(低电平) Q3导通、Q2截止；两只三极管分别在半个周期内工作，该电路的工作原理类似于乙类推挽功放。 由等效电路可知：驱动电流Io=C×（Vgs÷Dt）=(Vcc-Vgs)÷R，由此推出如下关系式： Vcc=Vgs*(1+RC/Dt)    ∵て=RC< ∴Vcc≈Vgs 由此看出，从直流电压的角度来考虑，只要Vcc电压正常，并大于MOSFET的门电压，足以使MOSFET永远工作在开/关状态，本电路VCC电压设计值为20V。 B、电流放大倍数 在上述电路中：R8为图腾电路的输入电阻，R8取值为100Ω；R4为图腾电路的输出电阻取值为10Ω。为了便于理解和推广，避开繁琐的数学计算，在正常工作状态下，直接测量图腾电路的输入电阻R8和输出电阻R4两端的峰值电压，通过测量的峰值电压来初略计算电路的输入和输出端的峰值电流，以此验证引入电路的实际效果。 ①、测试R8的电压波形计算图腾电路的输入峰值电流，计算过程如下： 测量结果： ∵Vip=3.0V,R=100Ω（设计值） ∴ Iip=Vip÷R8=3÷100=30mA； ②、测试R4的电压波形计算图腾电路的输出峰值电流，计算过程如下： 测量结果： ∵Vop=9.6V,R=10Ω（设计值）   ∴ Iop=Vop÷R4=9.6÷10=960mA。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

作者 | strongerHuang 微信公众号 | 嵌入式专栏 早期开发STM32，大部分工程师都是基于标准库进行开发，如果要换成LL库，且需要复用以前代码，该怎么办呢？ 下面就来给大家分享一下使用【SPL2LL转换器】实现标准库代码迁移为LL库的方法，以及相关内容。 1关于LL库 LL库，即STM32Cube Low-Layer，也叫Cube LL、Cube底层库等。 开发STM32通常有四种“库”，可以阅读之前分享的文章《STM32四种库对比：寄存器、标准外设库、HAL、LL》进一步了解。 早在2014年，ST推出了STM32CubeMX这款工具，同步推出了对应的STM32Cube HAL库。 但是，HAL存在一些问题：代码量大、执行效率低等缺点。 因此，在2017年，ST推出了STM32Cube LL库，目的就是为了解决的HAL库的缺点，让开发STM32的工程师有更多的选择。 之前有工程师总结了寄存器、标准外设库、HAL、LL四种库的代码性能： （来源ST社区） 针对上图（Flash、 SRAM 占用量和执行代码的效率这三项指标对比测试）简单讲几点： 1.ROM代码和RAM占用量最小的属于直接操作寄存器WED，对于ROM资源较小的芯片具有优势； 2.执行效率最高的也属于WED，但是代码编辑、移植性和可读写都较差。（其实汇编语言比这还有优势，一般没有特殊要求，不建议使用该寄存器编程） 3.三项指标中，除了WED之外，SPL和Cube LL相近（不相上下），也相比Cube HAL就有优势。所以，SPL和Cube LL是四种之中最佳选择的两种。 4.SPL和Cube LL各有特点：SPL库成熟，可读性（特别针对初学者）很好，查找问题也方便；Cube LL可以使用STM32CubeMX图形化工具直接生产初始化代码和工程，在这方便也具有明显优势。 2为什么要用LL库？ 上面讲述了关于LL库，以及其他几种库的内容，你会发现，几种库开发STM32各有各的优势。 1.对于RAM和Flash这种资源比较少的STM32，除了用标准外设库之外，LL库就是一个很好的选择。 2.使用LL库配置的代码，相对自己参考寄存器手册配置的代码，LL库API接口更规范，更具有移植性。 3.有些芯片，没有标准外设库，只有早期推出的STM32才有标准外设库，包含F0、 F1、 F2、 F3、 F4、 L1： 新出来的（像F7、L4、G0等）这些芯片只能使用目前的HAL、LL库，或者你自己参考手册配置寄存器（不是特殊情况，我不建议自己配寄存器）。 3利用SPL2LL工具转换代码 SPL2LL，即标准外设库转LL库的转换器工具。 SPL2LL主要特点： 免费 显示源代码迁移状态 生成C代码，适用于IAR，Keil和GCC编译器 支持Windows、Linux和MacOS操作系统 网址： https://www.stmicroelectronics.com.cn/en/development-tools/spl2ll-converter.html 网址包含相关文档和SPL2LL工具。 1.ActivePerl下载安装 在使用SPL2LL工具之前，需要安装【ActivePerl】这个工具，不然会提示错误： Error : cannot find perl, please verify that you have perl (>5.24.1) installed and added to path Then restart the application 下载地址： https://www.activestate.com/products/perl/downloads/ 如果觉得下载麻烦，可以在我网盘： https://pan.baidu.com/s/1_R21S93V9hzlJ8ZL1D4dKA 提取码: cp37 （包含SPL2LL和ActivePerl工具） 2.安装 SPL2LL工具不需要安装，直接点开即可使用，但前提需要安装【ActivePerl】工具。 【ActivePerl】安装比较简单，一路Next下去即可。 3.使用SPL2LL SPL2LL使用方法很简单，选在源和目标的型号、路径，然后执行即可。 选择好之后，点击“Migrate”即可执行转换。 这里需要耐心等待，比较费时间，原理就是遍历你源码中标准库，然后转换成LL库。 你会发现，即使被屏蔽的代码也进行了SPL转LL。 主要内容就分享到了，希望对你有帮助。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

关注+星标公众号，不错过精彩内容 编排 | strongerHuang 微信公众号 | 嵌入式专栏 成为一名合格的电源工程师要涉猎的知识包罗万象，小到家用电器，大到航天飞机，卫星等供电系统，大型电力行业所用的仪器设备，高精密医疗设备无不需要电源来提供稳定能源，这也更需要大量具有电源专业知识水平的工程师来完成设计和研发。但是，如何做好第一步，打好电源工程师的基本功？小编在这里对开关电源电路图及原理进行讲解，仅供参考！ 嵌入式专栏 1 开关电源的电路组成  开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。 辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 嵌入式专栏 2 输入电路的原理及常见电路 1、AC输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件)，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、DC输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 ②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。 当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 嵌入式专栏 3 功率变换电路 1、MOS管的工作原理： 目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管)，是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。 在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。 从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。 Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多； 当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。 IC根据输出电压和电流时刻调整着⑥脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收回路。 4、推挽式功率变换电路： Q1和Q2将轮流导通。 5、有驱动变压器的功率变换电路： T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为电流环。 嵌入式专栏 4 输出整流滤波电路 1、正激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管，R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5组成π型滤波器。 2、反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成π型滤波器。 3、同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成π型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。 嵌入式专栏 5 稳压环路原理  1、反馈电路原理图： 2、工作原理： 当输出U0升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1③脚电压升高，当其超过U1②脚基准电压后U1①脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光，光电三极管导通，UC3842①脚电位相应变低，从而改变U1⑥脚输出占空比减小，U0降低。 当输出U0降低时，U1③脚电压降低，当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输出低电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842①脚电位升高，从而改变U1⑥脚输出占空比增大，U0降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。 反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。 嵌入式专栏 6 短路保护电路 在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一部分电路。 1、短路保护电路通常有两种，下图是小功率短路保护电路，其原理简述如下： 当输出电路短路，输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842①脚电压上升至5V左右，R1与R2的分压超过TL431基准，使之导通，UC3842⑦脚VCC电位被拉低，IC停止工作。 UC3842停止工作后①脚电位消失，TL431不导通UC3842⑦脚电位上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。 2、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下： 当输出短路，UC3842①脚电压上升，U1③脚电位高于②脚时，比较器翻转①脚输出高电位，给C1充电，当C1两端电压超过⑤脚基准电压时U1⑦脚输出低电位，UC3842①脚低于1V，UCC3842停止工作，输出电压为0V，周而复始，当短路消失后电路正常工作。R2、C1是充放电时间常数，阻值不对时短路保护不起作用。 3、下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下： 当输出电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3两端电压降增大，③脚电压升高，UC3842⑥脚输出占空比逐渐增大，③脚电压超过1V时，UC3842关闭无输出。 4、下图是用电流互感器取样电流的保护电路，有着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原理简述如下： 输出电路短路或电流过大，TR1次级线圈感应的电压就越高，当UC3842③脚超过1伏，UC3842停止工作，周而复始，当短路或过载消失，电路自行恢复。 嵌入式专栏 7 输出端限流保护 上图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理简述如上图：当输出电流过大时，RS(锰铜丝)两端电压上升，U1③脚电压高于②脚基准电压，U1①脚输出高电压，Q1导通，光耦发生光电效应，UC3842①脚电压降低，输出电压降低，从而达到输出过载限流的目的。 嵌入式专栏 8 输出过压保护电路的原理 输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。 应用最为普遍的过压保护电路有如下几种： 1、可控硅触发保护电路： 如上图，当Uo1输出升高，稳压管(Z3)击穿导通，可控硅(SCR1)的控制端得到触发电压，因此可控硅导通。 Uo2电压对地短路，过流保护电路或短路保护电路就会工作，停止整个电源电路的工作。当输出过压现象排除，可控硅的控制端触发电压通过R对地泄放，可控硅恢复断开状态。 2、光电耦合保护电路： 如上图，当Uo有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦(OT2)R6到地产生电流流过，光电耦合器的发光二极管发光，从而使光电耦合器的光敏三极管导通。 Q1基极得电导通，3842的③脚电降低，使IC关闭，停止整个电源的工作，Uo为零，周而复始。 3、输出限压保护电路： 输出限压保护电路如下图，当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1基极有驱动电压而道通，UC3842③电压升高，输出降低，稳压管不导通，UC3842③电压降低，输出电压升高。周而复始，输出电压将稳定在一范围内(取决于稳压管的稳压值)。 4、输出过压锁死电路： 图A的工作原理是，当输出电压Uo升高，稳压管导通，光耦导通，Q2基极得电导通，由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通，Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通，UC3842③脚始终是高电平而停止工作。 在图B中，UO升高U1③脚电压升高，①脚输出高电平，由于D1、R1的存在，U1①脚始终输出高电平Q1始终导通，UC3842①脚始终是低电平而停止工作。 嵌入式专栏 9 功率因数校正电路(PFC) 1、原理示意图： 2、工作原理： 输入电压经L1、L2、L3等组成的EMI滤波器，BRG1整流一路送PFC电感，另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信号的占空比，即改变Q1的导通和关断时间，稳定PFC输出电压。 L4是PFC电感，它在Q1导通时储存能量，在Q1关断时施放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管，C6、C7滤波。PFC电压一路送后级电路，另一路经R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳定PFC输出电压。 嵌入式专栏 10 输入过欠压保护 1、原理图： 2、工作原理： AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。 取样电压分为两路，一路经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。 另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚，如取样电压低于5脚基准电压，比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。 参考资料： https://www.wingot.com.cn 免责声明：本文部分素材来源网络，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请与我联系删除。 ———— END ———— 推荐阅读： 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

转自 | 程序喵大人 今天分享关于内存的几点内容： 什么是物理内存 使用物理内存有什么缺点？ 什么是虚拟内存？ 虚拟内存如何映射到物理内存 什么是分页内存管理？ 什么是缺页中断？ 页面置换算法都有哪些？ 什么是分段内存管理？ 01 什么是物理内存？ 我们常说的物理内存大小就是指内存条的大小，一般买电脑时都会看下内存条是多大容量的，话说如果内存条大小是100G，那这100G就都能够被使用吗？不一定的，更多的还是要看CPU地址总线的位数，如果地址总线只有20位，那么它的寻址空间就是1MB，即使可以安装100G的内存条也没有意义，也只能视物理内存大小为1MB。 02使用物理内存有什么缺点？ 这种方式下每个程序都可以直接访问物理内存，有两种情况： 1.系统中只有一个进程在运行：如果用户程序可以操作物理地址空间的任意地址，它们就很容易在不经意间破坏了操作系统，使系统出现各种奇奇怪怪的问题； 2.系统有多个进程同时在运行：如图，理想情况下可以使进程A和进程B各占物理内存的一边，两者互不干扰，但这只是理想情况下，谁能确保程序没有bug呢，进程B在后台正常运行着，程序员在调试进程A时有可能就会误操作到进程B正在使用的物理内存，导致进程B运行出现异常，两个程序操作了同一地址空间，第一个程序在某一地址空间写入某个值，第二个程序在同一地址又写入了不同值，这就会导致程序运行出现问题，所以直接使用物理内存会使所有进程的安全性得不到保证。 如何解决上述问题？ 可以考虑为存储器创造新的抽象概念：地址空间，地址空间为程序创造了一种抽象的内存，是进程可用于寻址内存的一套地址集合，同时每个进程都有一套自己的地址空间，一个进程的地址空间独立于其它进程的地址空间。 如何为程序创造独立的地址空间？ 最简单的办法就是把每个进程的地址空间分别映射到物理内存的不同部分。这样就可以保证不同进程使用的是独立的地址空间。 实现 给每个进程提供一个基址A和界限B，进程内使用的空间为x，则对应的物理地址为A + x，同时需要保证A + x < B，如果访问的地址超过的界限，需要产生错误并中止访问。为了达到目的CPU配置了两个特殊硬件寄存器：基址寄存器和界限寄存器，当一个进程运行时，程序的起始物理地址和长度会分别装入到基址寄存器和界限寄存器里，进程访问内存，在每个内存地址送到内存之前，都会先加上基址寄存器的内容。 缺点：每次访问内存都需要进行加法和比较运算，比较运算很快，但是加法运算由于进位传递事件的问题，在没有使用特殊电路的情况下会显得很慢。 此外，每个进程运行都会占据一定的物理内存，如果物理内存足够大到可以容纳许多个进程同时运行还好，但现实中物理内存的大小是有限的，可能会出现内存不够用的情况，怎么办？ 方法一：如果是因为程序太大，大到超过了内存的容量，可以采用手动覆盖技术，只把需要的指令和数据保存在内存中。 方法二：如果是因为程序太多，导致超过了内存的容量，可以采用自动交换技术，把暂时不需要执行的程序移动到外存中。 覆盖技术 把程序按照自身逻辑结构，划分成多个功能相互独立的程序模块，那些不会同时执行的模块可以共享到同一块内存区域，按时间顺序来运行： 将常用功能需要的代码和数据常驻在内存中； 将不常用的功能划分成功能相互独立的程序模块，平时放到外存中，在需要的时候将对应的模块加载到内存中； 那些没有调用关系的模块平时不需要装入到内存，它们可以共用一块内存区，需要时加载到内存，不需要时换出到外存中； 如图： 交换技术 多个程序同时运行，可以将暂时不能运行的程序送到外存，获得更多的空闲内存，操作系统将一个进程的整个地址空间内容换出到外存中，再将外存中某个进程的整个地址空间信息换入到内存中，换入换出内容的大小是整个程序的地址空间。 交换技术在实现上有很多困难： 需要确定什么时候发生交换：简单的办法是可以在内存空间不够用时换出一些程序； 交换区必须足够大：多个程序运行时，交换区（外存）必须足够大，大到可以存放所有程序所需要的地址空间信息； 程序如何换入：一个程序被换出后又重新换入，换入的内存位置可能不会和上一次程序所在的内存位置相同，这就需要动态地址映射机制。 覆盖技术和交换技术的比较 覆盖只能发生在那些相互之间没有调用关系的程序模块之间，因此程序员必须给出程序内的各个模块之间的逻辑覆盖结构。 交换技术是以在内存中的程序大小为单位来进行的，它不需要程序员给出各个模块之间的逻辑覆盖结构。 通俗来说：覆盖发生在程序的内部，交换发生在程序与程序之间。 但是这两种技术都有缺点： 覆盖技术：需要程序员自己把整个程序划分为若干个小的功能模块，并确定各个模块之间的覆盖关系，增加了程序员的负担，很少有程序员擅长这种技术； 交换技术：以进程作为交换的单位，需要把进程的整个地址空间都换进换出，增加了处理器的开销，还需要足够大的外存。 那有没有更好的解决上述问题的方法呢？答案是虚拟内存技术。 03什么是虚拟内存？ 虚拟内存，那就是虚拟出来的内存，它的基本思想就是确保每个程序拥有自己的地址空间，地址空间被分成多个块，每一块都有连续的地址空间，同时物理空间也分成多个块，块大小和虚拟地址空间的块大小一致，操作系统会自动将虚拟地址空间映射到物理地址空间，程序所关注的只是虚拟内存，请求的也是虚拟内存，其实真正使用的是物理内存。 虚拟内存技术有覆盖技术的功能，但它不是把程序的所有内容都放在内存中，因而能够运行比当前的空闲内存空间还要大的程序。它比覆盖技术做的更好，整个过程由操作系统自动来完成，无需程序员的干涉； 虚拟内存技术有交换技术的功能，能够实现进程在内存和外存之间的交换，因而获得更多的空闲内存空间。它比交换技术做的更好，它只对进程的部分内容在内存和外存之间进行交换。 虚拟内存技术的具体实现： 虚拟内存技术一般是在页式管理（下面介绍）的基础上实现 在装入程序时，不必将其全部装入到内存，而只需将当前需要执行的部分页面装入到内存，就可让程序开始执行； 在程序执行过程中，如果需执行的指令或访问的数据尚未在内存（称为缺页）。则由处理器通知操作系统将相应的页面调入到内存，然后继续执行程序； 另一方面，操作系统将内存中暂时不使用的页面调出保存在外存上，从而腾出更多空闲空间存放将要装入的程序以及将要调入的页面。 虚拟内存技术的特点 ： 大的用户空间：通过把物理内存与外存相结合，提供给用户的虚拟内存空间通常大于实际的物理内存，即实现了两者的分离。如32位的虚拟地址理论上可以访问4GB，而可能计算机上仅有256M的物理内存，但硬盘容量大于4GB； 部分交换：与交换技术相比较，虚拟存储的调入和调出是对部分虚拟地址空间进行的； 连续性：程序可以使用一系列相邻连续的虚拟地址来映射物理内存中不连续的大内存缓冲区； 安全性：不同进程使用的虚拟地址彼此隔离。一个进程中的代码无法更改正在由另一进程或操作系统使用的物理内存。 04虚拟内存如何映射到物理内存？ 如图，CPU里有一个内存管理单元（Memory Management Unit），简称MMU，虚拟内存不是直接送到内存总线，而是先给到MMU，由MMU来把虚拟地址映射到物理地址，程序只需要管理虚拟内存就好，映射的逻辑自然有其它模块自动处理。 操作系统如何表示的内存被占用还是空闲？ 05分页内存管理 将虚拟地址空间分成若干个块，每个块都有固定的大小，物理地址空间也被划分成若干个块，每个块也都有固定的大小，物理地址空间的块和虚拟地址空间的块大小相等，虚拟地址空间这些块就被称为页面，物理地址空间这些块被称为帧。 关于分页这里有个问题，页面的大小是多少合适呢？页面太大容易产生空间浪费，程序假如只使用了1个字节却被分配了10M的页面，这岂不是极大的浪费，页面太小会导致页表（下面介绍）占用空间过大，所以页面需要折中选择合适的大小，目前大多数系统都使用4KB作为页的大小。 上面关于虚拟内存如何映射到物理内存程序喵只介绍了MMU，但是MMU是如何工作的还没有介绍，MMU通过页表这个工具将虚拟地址转换为物理地址。32位的虚拟地址分成两部分（虚拟页号和偏移量），MMU通过页表找到了虚拟页号对应的物理页号，物理页号+偏移量就是实际的物理地址。 具体如图： 图只表示了页表的大体功能，页表的结构其实还很复杂，下面会具体介绍。 页表的目的就是虚拟页面映射为物理内存的页框，页表可以理解为一个数学函数，函数的输入是虚拟页号，函数的输出是物理页号，通过这个函数可以把虚拟页面映射到物理页号，从而确定物理地址。不同机器的页表结构不同，通常页表的结构如下： 页框号：最主要的一项，页表最主要的目的就是找到物理页号； 有效位：1表示有效，表示该表项是有效的，如果为0，表示该表项对应的虚拟页面现在不在内存中，访问该页面会引起缺页中断，缺页中断后会去物理空间找到一个可用的页框填回到页表中； 保护位：表示一个页允许什么类型的访问，可读可写还是可执行； 修改位：该位反应了页面的状态，在操作系统重新分配页框时有用，在写入一页时由硬件自动设置该位，重新分配页框时，如果一个页面已经被修改过，则必须把它这个脏页写回磁盘，如果没有被修改过，表示该页是干净的，它在磁盘上的副本依然是有效的，直接丢弃该页面即可。 访问位：该位主要用于帮助操作系统在发生缺页中断时选择要被淘汰的页面，不再使用的页面显然比正在使用的页面更适合被淘汰，该位在页面置换算法中发挥重要作用。 高速缓存禁止位：该位用于禁止该页面被高速缓存。 如何加快地址映射速度？ 每次访问内存都需要进行虚拟地址到物理地址的映射，每次映射都需要访问一次页表，所有的指令执行都必须通过内存，很多指令也需要访问内存中的操作数，因此每条指令执行基本都会进行多次页表查询，为了程序运行速度，指令必须要在很短的时间内执行完成，而页表查询映射不能成为指令执行的瓶颈，所以需要提高页表查询映射的速度。 如何才能提高速度呢？可以为页表提供一个缓存，通过缓存进行映射比通过页表映射速度更快，这个缓存是一个小型的硬件设备，叫快表（TLB），MMU每次进行虚拟地址转换时，首先去TLB中查找，找到了有效的物理页框则直接返回，如果没有找到则进行正常的页表访问，页表中找到后则更新TLB，从TLB中淘汰一个表项，然后用新找到的表项替代它，这样下次相同的页面过来时可以直接命中TLB找到对应的物理地址，速度更快，不需要继续去访问页表。 这里之所以认为TLB能提高速度主要依靠程序局部性原理，程序局部性原理是指程序在执行过程中的一个较短时间，所执行的指令地址和要访问的数据通常都局限在一块区域内，这里可分为时间局部性和空间局部性： 时间局部性：一条指令的一次执行和下次执行，一个数据的一次访问和下次访问都集中在一个较短时间内； 空间局部性：当前指令和邻近的几条指令，当前访问的数据和邻近的几个数据都集中在一个较小区域内。 通过TLB可以加快虚拟地址到物理地址的转换速度，还有个问题，现在都是64位操作系统啦，有很大的虚拟地址空间，虚拟地址空间大那对应的页表也会非常大，又加上多个进程多个页表，那计算机的大部分空间就都被拿去存放页表，有没有更好的办法解决页表大的问题呢？答案是多级页表。 tips：页表为什么大？32位环境下，虚拟地址空间有4GB，一个页大小是4KB，那么整个页表就需要100万页，而每个页表项需要4个字节，那整个页表就需要4MB的内存空间，又因为每个进程都有一个自己的页表，多个进程情况下，这简直就是灾难。 如图，以一个32位虚拟地址的二级页表为例，将32位虚拟地址划分为10位的PT1域，10位的PT2域，以及12位的offset域，当一个虚拟地址被送入MMU时，MMU首先提取PT1域并把其值作为访问第一级页表的索引，之后提取PT2域把把其值作为访问第二级页表的索引，之后再根据offset找到对应的页框号。 32位的虚拟地址空间下：每个页面4KB，且每条页表项占4B： 一级页表：进程需要1M个页表项（4GB / 4KB = 1M, 2^20个页表项），即页表（每个进程都有一个页表）占用4MB（1M * 4B = 4MB）的内存空间。 二级页表：一级页表映射4MB（2^22）、二级页表映射4KB，则需要1K个一级页表项（4GB / 4MB = 1K, 2^10个一级页表项）、每个一级页表项对应1K个二级页表项（4MB / 4KB = 1K），这样页表占用4.004MB（1K * 4B…

来源 | 机械微学 发明设计是对未知的探索 没有成熟的事物可以借鉴 没有实际应用作为参考 也是因为如此 出现了很多让人捧腹的奇葩发明 先来看看一战时人们的脑洞有多大。 防护服 不好看也不实用的防护服。 头盔 这头盔看起来就像是受到委屈一样，一脸哭丧样。 视听设备 德国的视听设备，增强敌军火炮的声响和闪光，从而确定枪支的位置。 子弹铁墙 诸葛连弩：现代版本。 移动侦查梯 马戏团出身的皇家炮兵队侦察兵用这个“灵活的杆梯”进行侦察。 自行车发电机 双人自行车：发电机版本 假坦克 一战中制造的假坦克，战斗时用来放在最前方震慑敌方，或者吃炮弹。 信鸽照相机 信鸽：你问我为什么穿胸甲带相机？我也没法给你解释，因为我只是一只没有感情的信鸽！ 再来看看生活中的一些奇葩设计： 情侣烟嘴 1955年，人们发明了情侣烟嘴一根香烟两人抽另外空出来的一只手还可以牵手。 无线电接收帽 1900年， 世界上第一台无线电接收器 由尼古拉·特斯拉发明成功 但在1933年 有人则创新将无线电藏在帽子里 1933年的随身听？ 比较好奇音质怎么样 面部防寒装置 1939年 加拿大发明的面部防寒装置 脸一直是人类最重要的部位之一 戴这么个玩意儿且不说自己不方便 出门扎人怕是一扎一个准 潜望看书眼镜 1936年 获得英国专利的潜望看书眼镜 这玩意儿简单来说 就是一个可以让你躺着看书的装置 防分神神器 1925年 美国人雨果发明了这个“防分心”神器 有助于防止分心环顾四周 便携式桑拿房 1962年 芬兰人发明的便携式桑拿房 不仅小巧方便还非常地容易携带 有了它随时都可以洗桑拿浴 冰块面膜 1947年 美国人发明的 好莱坞女明星的护肤法宝 冷酷无情难道是这个时间兴起的吗 一个轮子的摩托车 1931年 意大利人M. Goventosa de Udine 发明的一个轮子的摩托车 最高时速可达150千米(93英里) 双人育儿袋 一个人抱着孩子太累 本来看孩子就是两个人的事 一起承担吧 但保持好平衡看起来不是那么容易的样子 内置缝纫机的自行车 1939年 美国发明的内置缝纫机的自行车 顾名思义 它能够一边移动一边缝衣服 防抢劫公文包 当你遇到强盗时 只需要启动开关 公文包的东西就会自动飞散出去 强盗就抢不到你公文包里的东西了 宠物狗控制器 用来控制宠物狗的 这个外观设计 不易携带而且看起来狗狗并不喜欢 虽然这些设计现在看来有些奇葩 但发明创造就是这样 最重要的是先要迈出第一步 先把自己的想法付诸于实践 做出第一代产品 哪怕它很简陋 之后再来根据需求、场景 一步一步迭代更新 ———— END 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

嗨朋友，今天你卷了吗？ “内卷化”这个略显残酷的名词，已经成为了当代年轻打工人互相调侃的社交密码。而整个行业一旦内卷，却是腥风血雨的肉搏战。这个场景，对于移动芯片领域的玩家来说，并不陌生。 如果你关注近年来的半导体行业，会发现几乎有实力的芯片厂商都陷入了一个所谓的“高水平均衡陷阱”。 比如迄今为止业界能达到的集成度最高、可规模化量产的芯片制造工艺——5nm制程，就在两个月左右的时间，几乎集齐了全球手机SoC芯片设计界的“五张王牌”。 10月份，苹果iPhone 12系列手机搭载的A14，抢下了5nm芯片的全球首发；随后华为Mate40系列搭载的麒麟9000系列芯片，又成为当时工艺最先进、晶体管数最多、集成度最高和性能最全面的5G SoC。而就在前不久，三星又发布了全球第二款5nm制程、集成了5G基带的芯片Exynos1080。高通、联发科、英伟达虽然还没有流片，但也早有媒体爆出了将开始 5/4nm 量产的消息。 众所周知，芯片制程越先进，单位面积内需要容纳的晶体管数目就越多，就越逼近物理体系的极限。业内已有共识，那就是在5nm制程之后，芯片设计会面临更加复杂的物理效应问题，难度指数级增加，也意味着研发和制造成本的上升。 今天的移动芯片领域，似乎与内卷化及其所导致的“高水平均衡陷阱”异常契合。 美国人类学家吉尔茨认为内卷化是边际效用持续递减的过程，一种社会或文化模式在某一发展阶段达到一种确定的形式后，便停滞不前或无法转化为另一种高级模式的现象。那么，从移动芯片的“内卷化”中，我们能够读出什么？ 移动芯片为何越来越“卷”？ 美国经济学家曼瑟尔·奥尔森曾经用“集体行动的逻辑”，来解释现代化国家内卷化的成因。一个公平正义的制度，能够让人们按照亚当斯密的自利原则展开活动，进而促进公共利益最大化。但“集体行动的逻辑”会击溃这一制度，进而导致增长有限，陷入内卷。 显然，如今半导体领域被作为政治博弈工具，进入逆全球化模式的情况，正是一种内卷化的制度。失去了共建、合作、贸易动能的移动芯片市场，就如同闭关锁国的国家一样，因为割裂而卷得干脆。 除了制度方面的原因，智能手机作为高性能芯片的最大消费市场，如今的增长环境和商业模式也都发生了重大变化，各个厂商都进入了存量市场的白热化竞争中，当产品增速超过市场增速，相关产业链自然也就进入了漫长而痛苦的调整期。 为什么集体选择要在制程上掰手腕？“摩尔定律已死”的话已经喊了好多年，大家都知道它的物理瓶颈近在眼前。量子计算虽然美好，但尚未进入实践阶段，距离落地微型移动芯片就更加遥远；新型半导体材料的产业化生产，也有着酱酱酿酿的技术问题有待解决；光芯片、脑芯片则更停留在畅想阶段。主力军还是只能跑在摩尔定律的制程大道上。 当然，这一路径的天花板也是清晰可见的。按照苹果官方公布数据，A14相比A13，工艺制程从7nm升级到了5nm，但CPU只提升了17%，GPU只提升了8%，和理论值差了不少。 “八仙各显神通过独木桥”的场景，决定了芯片厂商们必须精耕细作才能拥有机会，但最终的解决之道一定是告别无止境地内卷，向外寻找更高远的天空。 历史上成功突破内卷的国家有很多，比如农耕文化深重的法国就转型出海，荷兰、英国、美国也曾在发展中挣脱内卷化的魔咒，其中典型的推动力如亚当斯密的《国富论》、瓦特的蒸汽机等，恰恰说明了新技术与新思想的开放、交流，最终打破内卷化。 具体到移动芯片领域，有哪些新增量值得关注呢？ 首要机会，当然是5G。 中国信通院的数据显示，2020年1-9月，中国市场5G手机累计出货量达到 1.08 亿部，这是移动通信行业里产业发展节奏最快的一年。 骤增的市场需求，也吸引了各家厂商群雄逐鹿。苹果、华为、三星、高通争先领跑，联发科、紫光展锐等也在积极布局。 苹果的5G手机也在今年千呼万唤始出来。虽然有了5G，但大家一看，有点傻眼。中国台湾地区《联合新闻网》发布的iPhone 12拆解文章中确认，A14芯片是外挂高通X55基带芯片。 而紧随其后的麒麟9000、三星Exynos1080，都采用了将应用处理器和5G基带集成在一起，也就是SoC的方式来制造5G芯片，这样做的好处是，性能更强，功耗低，更加省电。业内的跟随也证明了麒麟路线的正确性。 目前看来，已经推出了三代5G SoC芯片的华为显然在5G方面更加游刃有余。麒麟9000内置了华为自研基带芯片巴龙5000，5G通讯比苹果A14明显强不少。 在麒麟9000上，支持200M的双载波聚合，在Sub-6G SA网络理论下行峰值速率达到4.6Gbps，上行峰值达到2.5Gbps，在测速软件中可以达到2.6Gbps，超出平均水平一倍，也让5G超高速率传输的特质充分落地到用户体验端，在5G SA现网环境下能打造了目前业界最快的5G体验。 为什么苹果、高通等头部玩家坚持“外挂模式”，因为5G SoC对设计和IP方面的要求很高，天线设计、信道测量，甚至基站、现网协议匹配等等，都是学问。 作为业界唯一能提供端到端SA/NSA解决方案的供应商（含系统、芯片、CPE/手机），华为和麒麟9000在5G领域的基本功毋庸置疑。技术品牌本身就是一种“话语权”，在移动芯片必须拥抱5G的趋势下，麒麟9000和华为在5G领域的积累与突破，也让中国头一次跻身通讯革命浪潮的头号牌桌上，只要上了牌桌不下去，一切皆有可能。 移动芯片的第二个焦点，是架构。 随着人工智能等新能力的出现，移动芯片纷纷开始强调异构协同，整合CPU、GPU、NPU、DSP等单元，针对不同终端、不同任务提供弹性调用。 要根据不同产品的受众来打造差异化体验，采购高通、联发科等的芯片显然不够，所以苹果、华为、三星都涉足了自研架构，VIVO也选择与三星深度合作来试图扩大核心部件的差异点。 其中，苹果凭借其软硬件一体优势，其芯片领先于安卓芯片一直是业内所公认的， A14使用的自研架构，跑分成绩就超越了依靠ARM公版架构的其他芯片。 麒麟9000全新升级Cortex-A77 CPU，采用1+3+4三档能效架构CPU，大核主频突破3.1GHz。GPU搭载了ARM架构上的G78微架构，在极小空间堆了24个GPU核心，与上一代麒麟990相比增加了一半，在性能和能效上协同打造最佳手机体验。另外值得一提的是NPU升级到了达芬奇架构 2.0 版本，创新采用双大核+微核架构，卷积网络性能翻了一番，可以灵活应对复杂或简易的AI任务。 Exynos1080 则是三星放弃自研架构后，与 ARM、AMD 深度合作打造的。采用新一代 ARM 架构，增加了NPU和AI解决方案，大家可能注意到了，相比CPU等等传统计算单元，NPU的存在与升级，就像GPU专用于图像计算一样，凭借其在机器学习上的特殊能力，引起移动芯片厂商的广泛重视。高通骁龙 845 发布之时，还因为没有顺应 NPU 的趋势而 AI 能力落后，遭到了批评。 这种神经网络处理器，也是在2017年由麒麟970首次引入手机的。适应AI趋势，苹果则在华为推出NPU同期选择了用传统硬件模块进行AI适配。高通的AI Engine（人工智能引擎）也是用调整CPU、GPU、DSP等多个硬件模块来达到NPU的效果。如果遇到高通量计算，就需要将数据上传到云端进行AI推理再回传到本地。 自研架构被业内称作是移动芯片设计领域的“成神之路”，到底有多重要？举个例子，苹果处理器一开始对比安卓并没有绝对优势，直到开始自研CPU，从基于ARM Cortex-A8架构的A4芯片开始，摆脱了对三星的依赖，也逐步形成了自身的性能优势。可以预见的是，接下来的移动芯片架构之战，依然还是苹果、三星、华为这样拥有底层自研技术的巨头同台竞技。 巨头们打得火热，可用户最在乎的是什么，。 每到手机新品发布会环节，参数对比或许不是所有人都能看懂，但一到AI拍照、人脸识别、AR互动之类的创新应用分享，观众们立马精神起来。而当代用户最离不开的基础功能之一，就是摄影摄像。 iPhone的相机功能从第一代产品开始，就不断有创新出现，比如2012年的全景拍摄，2015年的光学图像稳定，2016年的肖像模式等等。 安卓阵营也在不断追赶，近年来有许多令人印象深刻的创新，像是算法层面的AI摄影，以及最近麒麟9000在硬件层面将NPU与ISP芯片相结合，打造出了差异化视效。 ISP图像信号处理，是图像处理的硬件核心，拍摄时的对焦、曝光、合成等都离不开它，也直接决定了成像效果。传统的手机芯片，并不会集成ISP，而麒麟9000则创新性地将NPU的AI能力与ISP的影像能力融合在一起。 这样做的好处是，影像处理有了强大的算力支撑，能够在每一帧的时间里做复杂的算法处理，同时让手机有了从“看清”走向“看懂”世界的能力，比如实时包围曝光HDR视频合成，即使在暗光下也能实时捕捉光影细节，再合成出细节充分展现的视频。 带来的改变也是用户可以直观感受到的影像体验提升，在看视频时自动调节视频网站的清晰度，将网络不稳定或是片源质量比较差的视频，利用AI让原本低分辨率的图像变得清晰； 又或在拍摄视频转场时，突然的明暗变化会导致细节消失，不得不暂停或分开拍摄，而搭载麒麟9000的手机则可以很好地捕捉和处理不同光线条件下的细节，为手机影像的提升提供了基础保障。 站在今天，麒麟9000令人惊艳的革新与它面临的难题，让我想到了一首诗：如果不被河流接受，那就成为一艘船，等待风雨过后即可。纵被浪击，也绝不沉没。 美国政治学家萨缪尔·P·亨廷顿在《文明的冲突与世界秩序的重建》中指出，高水平的经济相互依赖“可能导致和平，也可以导致战争，这取决于对未来贸易的预期”。如果各国预期高水平的相互依赖不会持续，战争就可能出现。 显然，全球半导体产业链的相互依赖关系，必然会在地缘政治局势下变得充满不确定性，因此，各大厂商之间的战争恐怕会变得更加激烈。 所以我们会在内卷化的同时，看到一些微妙的故事，华为高端麒麟芯片的供应困境，OV米对高通芯片采用比例下调，三星迅速入场有制衡高通的意味，高通又将骁龙875 5G芯片交给了三星来生产……一切都说明，没有人永远是这个舞台上的主角。 在移动芯片的牌局上，中国占据的位置、手中的牌面，也备受关注。关于未来，我们没有答案，而是想讲两个故事： 中美韩纷纷研究新材料以期替代硅材料制造半导体，日本学者曾向当局抱怨“政府支持不足”，英特尔CEO Bob Swan 也曾写公开信号称“先进芯片在美制造比例不足”，希望美国政府鼓励建生产厂。到底应该像日本一样牢牢抓住自己的产业链优势，还是像美国一样选择查漏补缺、全面撒网，对于多年造芯的中国半导体产业来说，需要选择的智慧。 另一个故事发生在不久前，2018年华为手机出货量首次超过苹果，这是麒麟970（首款搭载了NPU处理器的华为芯片）在市场上收获的漂亮一仗。其实这款产品推出时，苹果和谷歌也都曾在产品上强调过AI，但并未深挖，这给了华为Mate10系列凭借AI摄影、GPU Turbo等技术打破了智能手机线性发展的固有路径，遇上了洗牌品牌认知、冲击原本市场结构的窗口期。 在以技术为原力的移动芯片世界里，劳而无功的事情经常会发生，但超车机会是否会在一次次碰壁、探索中出现，考验的是勇气与毅力。 1793年，马戛尔尼率领英国使团访问中国，当时大国余威仍在，耕地面积不断增加，人口增加到3亿，几乎达到了农耕文明的极限，年逾八旬的乾隆自得地自称为“十全老人”。 然而上，封闭的帝国其实早已陷入了“停滞”。黄宗智在《 长江三角洲小农家庭与乡村发展》中将康乾盛世时期评价为“没有发展的增长”，即“内卷化”。但乾隆没有感觉，他拒绝了使团扩大贸易的要求，“一点儿新鲜事物都为之胆战心惊”，希望他们速速回国。 对新事物始终保持一点敏锐、一点盼望、一点希冀，或许是行走在逆旅之中的全球移动芯片行业，以及中国都需要学习的。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

本文来源：物联传媒 本文作者：露西 日前，消息爆出电子产品制造巨头富士康在墨西哥的一家工厂遭到了勒索软件攻击。肇事黑客组织DopperPaymer窃取了富士康部分未加密的文件，继而对文件进行加密，并要求富士康支付1804枚比特币（按时下的比特币价格核算，约为3468万美元）以获取解密工具。 富士康收到的勒索信 据悉，此次遭受攻击的是富士康位于墨西哥华雷斯城的CTBG MX生产设施，黑客组织声称已加密了富士康在北美的约1200台服务器，窃取了100 GB的未加密文件，并删除了20TB至30 TB的备份内容。不过在截止发稿前，富士康称已经恢复正常生产，并升级了信息安全系统。 另外，上月底工业物联网厂商研华科技也遭遇了来自Conti勒索软件团伙的攻击。 在事件中，黑客组织提出了750个比特币的赎金要求（约合1300万美元），否则将会把所盗数据逐步泄露在网络上。针对此事，研华科技最终并未多做回复，仅称黑客攻击少数服务器时，可能偷走了价值性不高与机密性不高的工作资料。 更早之前，2018年8月，全球最大的晶圆代工厂台积电突然传出电脑系统遭受病毒感染的消息。短短几个小时内，台积电位于台湾北、中、南三处重要的生产基地——竹科FAB 12厂、南科FAB 14厂、中科FAB 15厂等主要高端产能厂区的机台设备停产停线，陷入混乱状态。 事后台积电称，事故属于Wannacry变种病毒感染而非黑客攻击，没有泄露公司资料的完整性和机密性，但故障将导致晶圆出货延迟及成本增加，对公司第三季度的营收影响约为百分之三，毛利率的影响约为一个百分点。 攻击一千次，有一次成功便是胜利；防御一万次，有一次失败便是失败。 安全攻防的对抗，其结果标准并不是公平的。而现如今黑客或病毒所攻击的对象，已经从个人PC、防护能力较弱的传统企业、政府、学校网站，转变到万物互联时代的工厂、工业设备、智能摄像头、路由器等诸多方面。 1、面更大，范围更广，安全保障更加迫在眉睫 也就在昨日，Forescout的安全研究人员披露了四个开源TCP/IP库中的33个安全漏洞（代号AMNESIA:33），影响150多家供应商的超过100万个智能设备和工业互联网产品。 根据Forescout的说法，这些漏洞将使攻击者可以实施广泛的攻击，包括攻击者能够破坏设备，执行恶意代码，窃取敏感信息以及执行拒绝服务攻击。几乎所有的联网设备都有可能中招，包括智能手机、打印机、路由器、交换机、IP摄像机和各种工业设备等。 可以认为，物联网生态系统很少顾及的安全缺陷，正完整地暴露在黑客和不法分子的面前。 另一方面，勒索软件的组织却在日益庞大。 由于匿名性和暴利性，近年来勒索软件攻击在全球范围内整体呈上升趋势，世界各地企业、公共机构、高校单位持续在遭遇各种网络攻击。 根据COVEWARE公司的报告，2020年第一季度，企业平均赎金支付增加至111,605美元，比2019年第四季度增长了33%。勒索软件分销商越来越多地将目标瞄准大型企业，甚至发展出所谓的勒索软件即服务（Ransomware as a Service，RaaS），以完善的生态，以更轻松的”勒索+窃取”两种方式对企业重要数据进行攻击。 甚至，黑客们还找到了最大最广泛的交易方式——，一定程度刺激了该市场的肆意增长。 在勒索软件中常流行的比特币支付： 一是具有一定的匿名性，便于黑客隐藏信息； 二是具有去中心化的特性，可以全球范围进行操作； 三是具有流动快捷性，比特币基于网络而生，流动迅速，鼠标操作甚至可以实时即达； 四是具有易变现的能力，也许只需要一个U盘，比特币就可以成为犯罪分子的洗钱工具。 对此，复旦大学中国反洗钱研究中心秘书长严立新曾表示，对区块链技术支撑的比特币本身，不宜用简单的好与坏去定义，但它的一些特点的确很容易被洗钱罪犯所利用。 此次为富士康网络攻击负责的DopperPaymer，就是2020年来最活跃的勒索软件之一。 2019年6月以来，DoppelPaymer涉及了一系列恶意勒索活动，今年9月甚至惹出了间接导致德国杜塞尔多夫一家医院病人死亡的事件。 据悉，由于杜塞尔多夫医院遭受勒索软件攻击，30多台内部服务器被感染，并未能收治一位需要接受紧急治疗的女性患者，该患者不得已被转移到30公里外的伍珀塔尔市一家医院后死亡。虽然之后的调查报告说明，杜塞尔多夫医院遭遇的勒索软件攻击似乎是个意外，因为赎金勒索信中针对的是当地的大学（杜塞尔多夫海涅大学），但不幸的是杜塞尔多夫医院的信息系统属于该大学的一部分，并且在广泛使用的商业软件中存在漏洞，这才给勒索软件可乘之机。 而这样的案件还只是冰山一角，将大多数案例集合在一起，勒索软件的趋势走向将是：攻击目标多元化、攻击手段复杂化、解密数据难度大、危害影响难以估量…… 万物互联时代，对于众多即将走向智能化的传统产业，倘若网络攻防经验不足，缺乏整体的安全建设意识，实际面临的威胁将更加巨大。 在一批黑客凭借勒索软件获得暴利的同时，各种病毒变种在悄悄成长蔓延，潘多拉魔盒此刻已经打开。 如果说以往用户对于安全的认知局限在虚拟资产这一部分，认为要保护的是数据的安全、数据的完整性及可用性。那么在物联网时代，安全的边界已经扩展到以各种设备为代表的物理资产，包括数据安全在内，安全需要保护的内容，将涉及到整个资产的安全。 很典型的情况是，现如今黑客进攻智能设备，就算拿不到用户数据，也可以避开数据轻松远程控制并影响设备，依然将产生负面影响。 复盘，其起因和过程其实是台积电犯了3个简单的错误： 1）进入产线的新设备带有病毒，且未被查杀； 2）负责关键生产设施的电脑搭载的是老旧的Windows 7系统，且没有打补丁； 3）没有关闭设备445端口，使病毒轻易入侵。 以及发生在2016年的，实际上是利用了数十万台受到僵尸网络感染的联网设备，比如路由器、摄像头，通过持续的扫描漏洞，操纵肉鸡的方式，向目标发送合理的服务请求，就此占用过多的服务资源，使服务器拥塞而无法对外提供正常服务。 包括遭受勒索软件攻击之后，德国网络安全机构BSI向外界发出的警告是——要求德国公司和机构针对CVE-2019-19871漏洞（勒索软件的已知入口点）更新其Citrix网络网关。 综合这几项事件来说，设备或系统存在漏洞是最大的风险。一些使用弱口令及默认密码、内置密码；存在逻辑漏洞、公共组件历史漏洞的联网设备风险最大。 为此的基本解决方案其实并不复杂： 1 1、关闭暴露在公网中的设备端口。 2、及时更改设备出厂默认密码，对于一些无法更改的老旧设备暂停使用。 3、厂商持续监控设备出入流量及设备行为，尽早发现异常。 4、厂商定期排查现有设备中的风险与漏洞并做出修复。 当然，一劳永逸的办法是不存在的。实际上自互联网诞生起，这场网络安全攻防战，就一直在持续进行。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

本文来源：科技日报 8848.86米——2020年12月8日，国家主席习近平同尼泊尔总统班达里互致信函，共同宣布珠穆朗玛峰最新高程。 “地球之巅”高度最新出炉！ 历时10月完成数据处理工作 60年前，中国人首次从北坡登顶珠峰。45年前，中国人首次将觇标带至峰顶，测得高度8848.13米。2005年，中国再测珠峰，其岩面高度为8844.43米。2020年5月27日，中国人又一次登上世界海拔最高的珠穆朗玛峰峰顶。从海量数据到8848.86米，这中间有哪些“解题”步骤？ 承担此次珠峰测量数据处理任务的是位于西安的自然资源部大地测量数据处理中心。这也是我国唯一从事大地测量数据处理与大地测量档案管理的专业队伍。 “珠峰地区海拔高、极寒缺氧，又是全球地壳运动最剧烈的地区之一，地质环境复杂，要获得精准的珠峰高程是一项极具挑战性、极其复杂、极具难度的综合性工作。”数据处理中心主任郭春喜说。他已是第三次参与珠峰高程的计算工作。 郭春喜介绍道，从去年开始，中心就持续进行技术研究和攻关，完成了相关数据处理方案编写、数据模型建立、软件编程测试、数据比对分析与验证等工作。 郭春喜说，相比于2005年的珠峰测量，此次数据处理的难点在于数据种类更多，数据量更大。“比如说，今年在峰顶进行了一万多平方公里的航空重力测量，以前，GNSS卫星测量主要依赖GPS，今年，我们同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统，并且以北斗的数据为主。” 一共处理多少数据？ 郭春喜坦言，这无法准确核算。他举个例子，“为了把珠峰顶点的位置测准，我们每1秒采集一次基准站的数据，每次基准站的数据里就包含了50多颗导航卫星的数据。想象一下，1天就有86400秒，再加上我们还有大量的基准站观测数据，仅仅这块的数据就很庞大了。” 他介绍道，从2019年4月份起，就开始着手收集了大量珠峰地区已有的高程、GNSS和重力等数据并进行初步的整理分析，为后续工作做准备。 2020年5月23日，测量登山队员张卫东用国产重力仪在海拔6500米进行重力测量。国测一大队供图 “今年6月以来，在珠峰峰顶及珠峰地区数据传送至我中心后，我们又着重处理了包括：343个GNSS点数据、约780多公里的一二三等水准网数据、约210个不同等级重力点数据、6个峰顶交会点数据以及重力似大地水准面确定、峰顶冰雪探测雷达测量数据处理等等。”郭春喜说。 郭春喜介绍道，首先，利用GNSS测量、三角测量、三角高程测量获得珠峰地区基准网、区域框架网、局部控制网及峰顶联测网的平面位置与大地高。 然后，利用精密水准测量与测距高程导线获取各级GNSS控制网点正常高。再利用珠峰地区高分辨率的数字高程模型数据、历年来加密重力测量数据、本次新测的航空重力数据、国内外超高阶重力场模型数据，利用现代似大地水准面确定理论与移去-恢复技术，获得珠峰地区高精度重力似大地水准面。通过GNSS水准融合，获得珠峰地区高精度似大地水准面成果及峰顶高程异常。 最后，峰顶大地高减去峰顶高程异常获得峰顶正常高。通过推算得到峰顶到峰底的平均重力与平均正常重力，然后通过严密正常高与正高转换，获得珠峰顶的雪面正高（海拔高），利用冰雪厚度雷达测量获取峰顶的雪面厚度，把峰顶雪面正高转换为岩石面正高。 针对此次珠峰“新身高”计算，该中心成立了专项任务实施领导小组，抽调骨干组成高程控制网计算组、多源GNSS融合计算组、峰顶交会测量计算组、珠峰局部重力场和似大地水准面精化组、珠峰高程综合确定组、项目协调组、后勤保障与宣传组等7个专项任务实施小组。 “我们通过开展‘2020珠峰高程数据处理百日大会战’主题劳动竞赛、组织青年职工技术交流会等形式，激发项目参与人员干事创业的热情。”郭春喜说，全体项目参与人员都主动放弃节假日休息时间，加班加点，“仅用10个月就完成了整个数据处理工作。” 珠峰高程测量的核心是精确测定珠峰高度，这同时也是一项代表国家测绘科技发展水平的综合性测绘工程。 新中国成立以来，我国珠峰高程测量经历了从传统大地测量技术到综合现代大地测量技术的转变。每次珠峰测量，都体现了我国测绘技术的不断进步，彰显了我国测绘技术的最高水平。 郭春喜介绍道，同2005年相比，珠峰高程测量的科学性、可靠性、创新性明显提高，主要体现在以下7个方面： 一是将我国自主研制、拥有完全自主知识产权的北斗卫星导航系统首次应用于珠峰峰顶大地高的计算，获取了更长观测时间、更多卫星观测数量的观测数据。北斗与GPS数据融合，获取了峰顶雪面精度±0.9cm大地高成果，与2005年成果相比，精度提高了2.1cm，北斗与GPS数据融合有效提升峰顶大地高精度和可靠性。北斗同GPS大地高成果一致性较好，精度均为±2.0cm，验证了北斗系统在珠峰地区能够获得同GPS精度相当的大地高结果。 二是国产仪器担纲2020珠峰高程测量。国产、进口GNSS接收机在峰顶的共同使用，获取了同等精度峰顶大地高成果，融合结果显著提升了大地高精度；国产长测程全站仪的使用，使得三角高程测量的大地高与GNSS成果的差异由2005年的29cm缩小至2.6cm，大幅度提高了峰顶三角高程大地高的精度及其与GNSS大地高的一致性；国产重力仪首次登顶实测峰顶重力值，同时融入国产航空重力仪测量数据，大幅度提升珠峰地区重力似大地水准面模型精度，建立了精度为±4.8cm的珠峰地区重力似大地水准面模型，同仅用地面重力数据建立的精度为±7.8cm的模型相比，航空重力数据的加入使精度提高3.0cm。 三是获得了珠峰地区高精度似大地水准面精化模型。数据资料更加丰富，基础数据分辨率、质量、时效性都有较大程度提升，利用超高阶次的地球重力场模型，采用科学先进的似大地水准面精化理论技术，试算模型更具多样化，根据不同数据特点，排列组合出上千种重力水准面模型，进行试算并结合实测值优中选优，大幅度提升了珠峰地区似大地水准面模型精度。 四是2020珠峰高程测量数据处理工作进行了多个层面的成果比对工作，保证最终发布成果的可靠性，包括国内外不同GNSS数据处理软件的成果比对；不同观测技术的成果比对；2020年计算成果与2005年计算成果的比对；数据中心计算成果与中国测绘科学研究院检核成果的比对；我国计算成果与尼泊尔计算成果的比对。 五是中尼首次联合构建了珠峰地区全球高程基准，峰顶大地水准面差距仅相差7.2cm，成果符合性好，为两国联合发布基于全球高程基准的珠峰新高度奠定了坚实的基础。 六是采用大量自主研发的数据处理软件，基于陕西局地理空间大数据中心资源与云计算技术，研发出适应不同环境、具有不同区域特点的数据处理软件。自主研发了精密水准网平差软件、三角高程网平差软件、重力场精细结构确定与大地水准面精化软件、基于多源GNSS结果的融合软件、加密重力点快速评定与质检软件等。 ，利用通信专网和北斗数据信息化管理平台，在登顶测量前对大本营、二本营以及前进营的北斗/GNSS观测数据进行多次在线采集、数据预分析实验，实现了高寒、高海拔环境下北斗二号和北斗三号卫星信号的同时接收、实时解析和质量预评估，验证分析了高寒、高海拔环境下的北斗观测质量。 中科院院士、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员孙和平撰文分析，此次珠峰顶的定点重力测量和北坡1.25万平方公里的航空重力测量，将显著提升珠峰地区大地水准面的精度，为高精度的珠峰高程测量提供历史最好的海拔高程起算基准。因此，这次珠峰高程测量的精度将达“史上最高”。 此次对珠峰地区进行科学考察获得的数据成果，为珠峰高程的精确测定提供重要的数据支撑，为珠峰地区的生态环境保护、地质调查、地壳运动监测、地形测绘、基础建设等方面提供重要数据和技术支撑，也为做好全国现代测绘基准体系维护与更新奠定坚实的基础，为服务自然资源管理提供基础测绘保障。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

根据IDC的研究，到2025年，全球由数字化产品和服务驱动的数字经济的占比将达到58.2%，数字化产品和服务将成为主流，全场景智慧将加速人类进入数字化时代。 新的科技革命与产业变革已在全球展开，新“智能+”时代正在到来。 IDC、中国信息化百人会、中国信息通信研究院、中国人工智能产业发展联盟与华为联合编撰的《智能体白皮书》指出，在第四次工业革命爆发前的历史拐点，“智能体”的新理念将推动城市、行业、企业在智能升级中合理运用这一参考架构，从而加快整个社会的高质量发展。 白皮书显示，在智慧社会，数据作为重要的生产要素，需要通过“任意对象和信息的数字化”“任意信息的普遍联接”以及“海量信息的存储和计算”的关键共性数字基础设施，把数据资源变成“智源”，才能有力支撑各行各业的数字化转型走向智能升级，重构体验、优化流程和使能创新。这需要多种ICT关键技术形成一体化协同发展，以智能交互为感知系统、以高速联接为神经传导系统、以云上部署的AI为中枢系统，形成具备立体感知、全域协同、精确判断和持续进化的、开放的智能系统，成为一个类似人的智能体。 智能体把联接、计算、云、AI、行业应用一体化协同发展，形成开放兼容、稳定成熟的基础支撑技术体系，是智能升级的参考架构。根据不同的需求提供场景化解决方案，帮助企业客户实现商业成功，帮助政府实现兴业、惠民、善政。 同时，白皮书强调，智能体建设是一项系统性工程，需要进行体系化规划和长期投入，多数项目需要3-5年甚至更长时间才能取得显著成果。经过对大量行业及企业数字化转型实践的分析，业界已经积累了一套具有通用性、普适性的实施框架，包含咨询、规划、实施、运维、持续运营、配套生态体系建设等多个模块。以及，从先建联接，再优化，最后到智能的三阶段实施路径。 如需获取完整版，在回复关键字“”，免费获取。 白皮书部分展示如下： 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

科研进展 微电子学院周鹏教授团队针对具有重大需求的3-5纳米节点晶体管技术，验证了双层沟道厚度分别为0.6 /1.2纳米的围栅多桥沟道晶体管（GAA，Gate All Around），实现了高驱动电流和低泄漏电流的融合统一，为高性能低功耗电子器件的发展提供了新的技术途径。 相关成果以《0.6/1.2纳米沟道厚度的高驱动低泄漏电流多桥沟道晶体管》（High Drive and Low Leakage Current MBC FET with Channel Thickness 1.2nm/0.6nm）为题在第66届国际电子器件大会（IEDM，International Electron Device Meeting）上北京时间12月16日在线发布。IEDM是微电子器件领域的国际顶级会议，是国际学术界和顶尖半导体公司的研发人员发布先进技术和最新进展的重要窗口。 双桥沟道晶体管示意图及其性能图 研究背景 随着集成电路制造工艺进入到5纳米技术节点以下，传统晶体管微缩提升性能难以为继，技术面临重大革新。采用多沟道堆叠和全面栅环绕的新型多桥沟道晶体管乘势而起，利用GAA结构实现了更好的栅控能力和漏电控制，被视为3-5纳米节点晶体管的主要候选技术。现有工艺已实现了7层硅纳米片的GAA多桥沟道晶体管，大幅提高驱动电流，然而随着堆叠沟道数量的增加，漏电流也随之增加，导致的功耗不可忽视。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！